Chapitre 2
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Chapitre 2
ème Licence « Economie Gestion » 3 année – Parcours Magistère Développement économique Macrodynamique – Chapitre II – Horizon infini P. Combes Motel Table des matières Chapitre II. ............... L’hypothèse d’un taux d’épargne endogène. Epargne et croissance optimales dans l’hypothèse d’un horizon temporel infini I. LES HYPOTHESES II. L’ARBITRAGE ENTRE LA CONSOMMATION ET L’EPARGNE III. LA CONVERGENCE IV. IMPLICATIONS EMPIRIQUES V. L’OPTIMUM SOCIAL ANNEXE Table des illustrations Définition 1. L’élasticité de substitution inter-temporelle de la consommation ...................................................... 1 Encadré 1. Combien un pays doit-il épargner ?....................................................................................................... 1 Encadré 2. Le taux de préférence pure pour le présent indéfendable d’un point de vue éthique............................. 2 Encadré 3. Peut-on repousser les limites de la croissance ? La réponse de Stiglitz ................................................ 8 Encadré 4. Les agents privés exploitent-ils les ressources naturelles trop rapidement ? ......................................... 8 Encadré 5. La soutenabilité faible selon Solow....................................................................................................... 8 Figure 1. La substitution inter-temporelle de la consommation .............................................................................. 1 Figure 2. Diagramme de phases de la consommation.............................................................................................. 2 Figure 3. Le diagramme de phase du capital productif. .......................................................................................... 2 Figure 4. La convergence vers l’état régulier .......................................................................................................... 3 Figure 5. Evolutions de c et k pour différentes valeurs de la consommation initiale............................................... 3 Figure 6. Relation entre le taux d’épargne et le PIB par tête, 1971 – 2005............................................................. 5 Tableau 1. Comparaison des taux d’épargne de la règle d’or dans les modèles de Ramsey et de Solow et sensibilité à l’élasticité de substitution inter-temporelle ................................................................................ 2 Tableau 2. Vitesse de convergence : accroissement de σ........................................................................................ 3 Tableau 3. Vitesse de convergence : accroissement de ρ........................................................................................ 4 Tableau 4. Vitesse de convergence : diminution de n ............................................................................................. 4 Tableau 5. Vitesse de convergence : accroissement de α........................................................................................ 4 Tableau 6. Epargne et croissance optimales............................................................................................................ 5 Tableau 7. Les modèles de croissance optimale en horizon fini et infini ................................................................ 7 Bibliographie 2006, Stern Review on the Economics of Climate Change Abraham-Frois, G. & A. Goergen, 2002 « A propos du Principe du Maximum » Revue Economique, vol. 53, n° 1, Janvier, pp. 7-27. 23 nov. 09 © P. Combes Motel ii Acemoglu, D. 2007a Introduction to Modern Economic Growth: Parts 1-5. Mimeo: disponible intranet ou ent. Version officielle : Acemoglu, D. 2009 Introduction to Modern Economic Growth Princeton University Press. Acemoglu, D. 2007b Introduction to Modern Economic Growth: Parts 6-9. Mimeo: disponible intranet ou ent. Version officielle : Acemoglu, D. 2009 Introduction to Modern Economic Growth Princeton University Press. Azam, JP. 1989 Théorie macroéconomique de la croissance, Nathan. Economie. Barro, R. J. 1974 “Are Government Bonds Net Wealth?” Journal of Political Economy, vol. 82, pp. 379-402. Barro, R. J. et X. Sala-I-Martin, 1996 La croissance économique, Ediscience et Mac Graw Hill. Brock, WA. & MS. Taylor, 2004 “The Green Solow Model” NBER Working Paper # 10775, June. Cass, D. 1965 “Optimum Growth in an Aggregative Model of Capital Accumulation” Review of Economic Studies, vol. 55, n° 4, September, pp. 793-814. Darreau, P. 2003 Croissance et politique économique, De Boeck. Ouvertures Economiques, Balises. Dasgupta, PS. & GM. Heal, 1974 “The Optimal Depletion of Exhaustible Resources” The Review of Economic Studies, vol. 41, Symposium on the Economics of Exhaustible Resources, pp. 3-28. Delattre, F. & A. Veron, 2005 « Taux d’actualisation public et calcul économique » Diagnostics Prévisions et Analyses Economiques, n° 84, Septembre, 8 pages. Disponible en ligne : http://www.minefi.gouv.fr/directions_services/dgtpe/dpae/pdf/2005-071-84.pdf Gollier, C. 2005 « Quel taux d’actualisation pour quel avenir » Revue Française d’Economie, vol. 19, pp. 59-82. Grossman, GM. & E. Helpman, 1995 Innovation and Growth in the Global Economy, 5th edition, MIT Press. Hotelling, H. 1931 “The Economics of Exhaustible Resources” Journal of Political Economy, vol. 39, n° 2, April, pp. 137-75. Koopmans, TJ., PA. Diamond & RE. Williamson, 1960 “Stationary Ordinal Utility and Impatience” Econometrica, vol. 28, n° 2, 287-309. Koopmans, TJ. 1965 “On the Concept of Optimal Economic Growth” in The Economic Approach to Development Planning, North Holland ou bien Cowles Foundation Paper # 238 reprinted from Pontificiae Academiae Scientarum Scripta Varia, vol. 28, n°5. 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Stiglitz, JE. 1974a “Growth with Exhaustible Natural Resources: Efficient and Optimal Growth Path” The Review of Economic Studies, vol. 41, Symposium on the Economics of Exhaustible Resources, pp. 123-137. Tinbergen, J. 1960 “Optimum savings and Utility Maximization over Time” Econometrica, vol. 28, n° 2, April, pp. 481-489. Van der Ploeg, F. & C. Withagen, 1991 “Pollution Control and the Ramsey Problem” Environmental and Resource Economics, vol. 1, n° 2, June, pp. 215-236. 23 nov. 09 © P. Combes Motel iv Macro-économie dynamique. Première partie : La neutralisation des rendements décroissants : l’analyse néoclassique de la croissance; le modèle de Ramsey. Chapitre II. L’hypothèse d’un taux d’épargne endogène. Epargne et croissance optimales dans l’hypothèse d’un horizon temporel infini Encadré 1. Combien un pays doit-il épargner ? “The first problem I propose to tackle is this: how much of its income should a nation save? To answer this, a simple rule is obtained valid under conditions of surprising generality; the rule, which will be further elucidated later, runs as follows. The rate of saving multiplied by the marginal utility of money should always be equal to the amount by which the total net rate of enjoyment of utility falls short of the maximum possible rate of enjoyment.” Source : Ramsey, FP. 1928 “By the problem of optimum savings I refer to the question of what constitutes the best savings programme over time, starting with a given income. This problem is one which a nation has to solve when making its development plans. Should the nation save 12% of its national income, or 25%, or some other figure? For long periods the large western countries have saved about 12 %, averaging over business cycles. The communist countries save something like 25 % or more. Is it possible, by an econometric device, to find the optimum rate?” Source : Tinbergen, J. 1960 Figure 1. La substitution inter-temporelle de la consommation ct+1 U3 U2 U1 ct La consommation présente est ct et la consommation future est ct+1 . U1 : l’utilité marginale est linéaire l’élasticité de substitution est infinie et la préférence pour une consommation lissée nulle ; U3 : l’élasticité de substitution est nulle c’est dire qu’il devient infiniment difficile de substituer la consommation présente à la consommation future, par conséquent, la préférence pour une consommation lissée est infinie ; U2 : l’élasticité n’est ni nulle ni infinie, si le rapport de la consommation future à la consommation présente augmente de 1% alors le rapport de l’utilité présente à l’utilité future augmente de σ(.)% où σ(.) est l’élasticité de substitution inter-temporelle de la consommation Définition 1. L’élasticité de substitution inter-temporelle de la consommation σ(.) mesure l’élasticité de ct+1/ct par rapport au prix relatif de la consommation présente par rapport à la consommation future (u’t+1/u’t). Une augmentation de (u’t+1/u’t) de 1% entraîne une diminution de ct+1/ct de σ(.)% : un renchérissement relatif de la consommation future de 1% entraîne une diminution relative de la consommation future de σ(.)%. 23 nov. 09 © P. Combes Motel 1 Macro-économie dynamique. Première partie : La neutralisation des rendements décroissants : l’analyse néoclassique de la croissance; le modèle de Ramsey. Encadré 2. Le taux de préférence pure pour le présent indéfendable d’un point de vue éthique “[…] it is assumed that we do not discount later enjoyments in comparison with earlier ones, a practice which is ethically indefensible […]” Source: Ramsey, FP. 1928, p. 543 Figure 2. Diagramme de phases de la consommation c& = 0 c k k* Figure 3. Le diagramme de phase du capital productif. c k& = 0 k kor Tableau 1. Comparaison des taux d’épargne de la règle d’or dans les modèles de Ramsey et de Solow et sensibilité à l’élasticité de substitution inter-temporelle Paramètres ε ρ σ n α x 5% 2% 0,5 1% 30% 2% sor modifié sor Phelps 21,8% 30,0% 23 nov. 09 © P. Combes Motel Paramètres ε ρ σ n α x 5% 2% 1 1% 30% 2% Paramètres ε ρ σ n α x 5% 2% 1,5 1% 30% 2% sor modifié 26,7% sor modifié 28,8% sor Phelps 30,0% sor Phelps 30,0% La condition ρ–n–x(1–1/σ) > 0 est vérifiée Paramètres ε ρ σ n α x 5% 2% 1,75 1% 30% 2% sor modifié sor Phelps 29,5% 30,0% 2 Macro-économie dynamique. Première partie : La neutralisation des rendements décroissants : l’analyse néoclassique de la croissance; le modèle de Ramsey. Figure 4. La convergence vers l’état régulier c& = 0 c E c* k& = 0 k* k kor Figure 5. Evolutions de c et k pour différentes valeurs de la consommation initiale c B0 c& = 0 B D k& = 0 E c D0 c E0 c A0 A k0 k* k Tableau 2. Vitesse de convergence : accroissement de σ Paramètres ε ρ σ n α x sor modifié sor Phelps β Ramsey β Solow f ' (k*) -(ε+n+x) Ramsey f ' (k*)-(ε+n+x) Solow 5% 2% 0,059 1% 30% 2% 5,9% 30,0% 5,62% 5,60% 33,00% 0,00% 23 nov. 09 © P. Combes Motel Paramètres ε ρ σ n α x sor modifié sor Phelps β Ramsey β Solow f ' (k*) -(ε+n+x) Ramsey f ' (k*)-(ε+n+x) Solow 5% 2% 0,100 1% 30% 2% 8,9% 30,0% 6,16% 5,60% 19,00% 0,00% Paramètres ε ρ σ n α x sor modifié sor Phelps β Ramsey β Solow f ' (k*) -(ε+n+x) Ramsey f ' (k*)-(ε+n+x) Solow 5% 2% 0,500 1% 30% 2% 21,8% 30,0% 9,11% 5,60% 3,00% 0,00% Paramètres ε ρ σ n α x sor modifié sor Phelps β Ramsey β Solow f ' (k*) -(ε+n+x) Ramsey f ' (k*)-(ε+n+x) Solow 5% 2% 1,000 1% 30% 2% 26,7% 30,0% 11,28% 5,60% 1,00% 0,00% 3 Macro-économie dynamique. Première partie : La neutralisation des rendements décroissants : l’analyse néoclassique de la croissance; le modèle de Ramsey. Tableau 3. Vitesse de convergence : accroissement de ρ Paramètres ε ρ σ n α x sor modifié sor Phelps β Ramsey β Solow f ' (k*) -(ε+n+x) Ramsey f ' (k*)-(ε+n+x) Solow 5% 2% 1,000 1% 30% 2% 26,7% 30,0% 11,28% 5,60% 1,00% 0,00% Paramètres Paramètres Paramètres 5% ε 5% ε 5% ε ρ 3% ρ 5% ρ 10% 1,000 σ 1,000 σ 1,000 σ n 1% n 1% n 1% 30% α 30% α 30% α x 2% x 2% x 2% sor modifié 24,0% sor modifié 20,0% sor modifié 14,1% sor Phelps 30,0% sor Phelps 30,0% sor Phelps 30,0% β Ramsey 12,35% β Ramsey 14,52% β Ramsey 19,98% β Solow 5,60% β Solow 5,60% β Solow 5,60% f ' (k*) -(ε+n+x) f ' (k*) -(ε+n+x) f ' (k*) -(ε+n+x) Ramsey 2,00% Ramsey 4,00% Ramsey 9,00% f ' (k*)-(ε+n+x) f ' (k*)-(ε+n+x) f ' (k*)-(ε+n+x) Solow 0,00% Solow 0,00% Solow 0,00% Tableau 4. Vitesse de convergence : diminution de n Paramètres ε ρ σ n α x sor modifié sor Phelps β Ramsey β Solow f ' (k*) -(ε+n+x) Ramsey f ' (k*)-(ε+n+x) Solow 5% 2% 1,000 2% 30% 2% 30,0% 30,0% 11,50% 6,30% 0,00% 0,00% Paramètres ε ρ σ n α x sor modifié sor Phelps β Ramsey β Solow f ' (k*) -(ε+n+x) Ramsey f ' (k*)-(ε+n+x) Solow 5% 2% 1,000 1% 30% 2% 26,7% 30,0% 11,28% 5,60% 1,00% 0,00% Paramètres ε ρ σ n α x sor modifié sor Phelps β Ramsey β Solow f ' (k*) -(ε+n+x) Ramsey f ' (k*)-(ε+n+x) Solow 5% 2% 1,000 0% 30% 2% 23,3% 30,0% 11,08% 4,90% 2,00% 0,00% Tableau 5. Vitesse de convergence : accroissement de α Paramètres ε ρ σ n α x sor modifié sor Phelps β Ramsey β Solow f ' (k*) -(ε+n+x) Ramsey f ' (k*)-(ε+n+x) Solow 5% 2% 1,000 1,0% 30% 2% 26,7% 30,0% 11,28% 5,60% Paramètres ε ρ σ n α x sor modifié sor Phelps β Ramsey β Solow f ' (k*) -(ε+n+x) 1,00% Ramsey f ' (k*)-(ε+n+x) 0,00% Solow 23 nov. 09 © P. Combes Motel 5% 2% 1,000 1,0% 40% 2% 35,6% 40,0% 8,36% 4,80% Paramètres ε ρ σ n α x sor modifié sor Phelps β Ramsey β Solow f ' (k*) -(ε+n+x) 1,00% Ramsey f ' (k*)-(ε+n+x) 0,00% Solow 5% 2% 1,000 1,0% 50% 2% Paramètres ε ρ σ n α x 5% 2% 1,000 1,0% 70% 2% 44,4% 50,0% 6,23% 4,00% sor modifié sor Phelps β Ramsey β Solow f ' (k*) -(ε+n+x) 1,00% Ramsey f ' (k*)-(ε+n+x) 0,00% Solow 62,2% 70,0% 3,16% 2,40% 1,00% 0,00% 4 Macro-économie dynamique. Première partie : La neutralisation des rendements décroissants : l’analyse néoclassique de la croissance; le modèle de Ramsey. Figure 6. Relation entre le taux d’épargne et le PIB par tête, 1971 – 2005 60000 50000 PIB par tête 2005 (USD 2000) 40000 30000 20000 10000 0 -20 -10 0 10 20 30 40 50 -10000 Taux d'épargne moyen 1971 2005 (%) Source : WBI, 2007 Tableau 6. Epargne et croissance optimales Préférences : somme actualisée des utilisées instantanées Economie décentralisée Optimum Le ménage représentatif maximise la Le PC maximise le BE inter-temporel défini somme actualisée de ses utilités instantanées comme la somme des utilités interT temporelles individuelles. Dans l’hypothèse de l’agent représentatif, cela revient à U ≡ u cˆ t e − (ρ − n )(t − t 0 )dt multiplier les utilités par la taille de la t0 ∫ ( ( )) T population : U = ∫ u (cˆ(t ))e − (ρ − n )(t − t 0 )dt ; t0 Accumulation Evolution de la richesse (par unité efficace de travail) : w&ˆ (t ) = (r (t ) − n )wˆ (t ) + s(t ) − cˆ(t ) Condition de KR CTV 1 c&ˆ +ρ = r σ cˆ w(T )e − (r (T )− n )(t −t 0 ) = 0 avec t 1 r (t ) = r (τ)dτ t − t 0 t∫ 0 Evolution du capital productif (par unité efficace de travail) : cˆ(t ) k&(t ) = f (k (t )) − (ε + n + x )k (t ) − A(t ) 1 c&ˆ + ρ = f ' (k ) − ε σ cˆ lim k (T )e − R (T ) = 0 avec T →∞ t − R(t ) = − ∫ ( f ' (k (τ )) − (ε + n + x ))dτ t0 vérifiée en k* Adapté de Azam, JP. 1989, p. 48 23 nov. 09 © P. Combes Motel 5 Macro-économie dynamique. Première partie : La neutralisation des rendements décroissants : l’analyse néoclassique de la croissance; le modèle de Ramsey. ANNEXE ( ) max U ≡ u c0 + c0 ,c1 , k1 1 u c sous 1+ ρ 1 ( ) La contrainte budgétaire en t = 0 : k1 − k0 = f (k0 ) − c0 − (ε + n + x )k0 ; La contrainte budgétaire en t = 1 : k2 − k1 = f (k1 ) − c1 − (ε + n + x )k1 Les contraintes de non négativité des variables de choix : c0 ≥ 0 ; c1 ≥ 0 et k1 ≥ 0 ; k0 et k2 sont des données 23 nov. 09 © P. Combes Motel 6 Macro-économie dynamique. Première partie : La neutralisation des rendements décroissants : l’analyse néo-classique de la croissance; le modèle de Ramsey. Tableau 7. Les modèles de croissance optimale en horizon fini et infini Méthode de Lagrange Problème posé T max U ≡ ∑ Contrôle optimal u (cˆ(t )) ∞ sous )(t −t0 ) t =t (1 + ρ k (t + 1) = f (k (t )) + (1 − (ε + n + x )k (t )) − cˆ(t ) ; Condition 0 initiale : k(t0) = k0 max U = ∫ u (cˆ(t )) ⋅ e ( − (ρ − n )⋅ t −t0 )dt sous t0 k&(t ) = f (k (t )) − (ε + n + x ) ⋅ k (t ) − cˆ(t ) ; Condition initiale : k(t0) = k0 Condition de transversalité : k (T + 1) connu : valeur présente du capital de long terme ŵ(T ) connu : respect de la contrainte budgétaire interégale à 0 temporelle Variables de choix ĉ(t ) , t = t0, …, T ; k(t), t = t1, …, T Fonction à maximiser l c t 0 , L , c(T ), k t1 , L , k (T ), λ t1 , L , λ (T ) ≡ (( ) T () u (cˆ(t )) () ĉ(t ) , t = t0, …, T ) T ∑ (1 + ρ)(t −t ) + ∑ λ(t + 1) f (k (t )) + (ε + n + x )k (t ) − cˆ(t ) 0 t =t 0 ( )( ) −ρ(t −t0 ) Η (cˆ(t ), wˆ (t ), π(t ), t ) ≡ u(cˆ(t ))e + π(t )( f (k (t )) − (ε + n + x ) ⋅ k (t ) − cˆ(t )) t =t0 T + λ t1 k t 0 + ∑ (λ (t + 1) − λ (t ))k (t ) − λ(T + 1)k (T + 1) t =t1 Conditions nécessaires du 1er ordre 23 nov. 09 © P. Combes Motel ∂l * = 0 ; cˆ * (t ) > 0 ; t = t0, …, T ∂cˆ(t ) ∂Η * = 0 ; cˆ * (t ) > 0 ; t = t0, …, T ∂cˆ(t ) ∂l * = 0 ; t = t1, …, T ∂k (t ) ∂Η * + π& (t ) = 0 ; t = t0, …, T ∂k (t ) ∂l * = 0 ; λ*(t) > 0 ; t = t1, …, T ∂λ (t ) ∂Η * = k&(t ) ∂π(t ) 7 Macro-économie dynamique. Première partie : La neutralisation des rendements décroissants : l’analyse néoclassique de la croissance; le modèle de Ramsey. Encadré 3. Peut-on repousser les limites de la croissance ? La réponse de Stiglitz “The Proposition that limited natural resources provide a limit to growth an to the sustainable size of the population is an old one. The natural resource that was the centre of the discussion is Malthus’ day was land; more recently, some concern has been expressed over the limitations imposed by the supplies of oil, or more generally, energy sources, of phosphorus, and for other materials required for production. Those who predicted imminent doom in the 19th century were obviously wrong. Were they simply wrong about the immediacy of the catastrophe, or did they leave out something fundamental from their calculations? The proposition that limited natural resources provide a limit to growth and to the sustainable size of population is an old one. The natural resource that was a the centre of the discussion in Malthus’ day was land; more recently, some concern has been expressed over the limitations imposed by the supplies of oil, or more generally, energy sources, of phosphorus, and of other materials required for production. Those who predicted imminent doom in the 19th century were obviously wrong. Were they simply wrong about the immediacy of catastrophe, or did they leave out something fundamental from their calculations. There are at least three economic forces offsetting the limitations imposed by natural resources: technical change, the substitution of man-made factors of production (capital) for natural resources, and return to scale.” Source: Stiglitz, JE. 1974a Encadré 4. Les agents privés exploitent-ils les ressources naturelles trop rapidement ? “Is there any reason to believe that the competitive economy will exploit the resources at the socially desirable rate? Is there for instance, any basis to the belief, often expressed in the popular press (and occasionally even expressed by some economists), that we are using up our resources ‘too quickly’?” Source: Stiglitz, JE. 1974b Encadré 5. La soutenabilité faible selon Solow “The finite pool of resources […] should be used up optimally according to the optimal rules that govern the use of reproducible assets. In particular, earlier generations are entitled to draw down the pool (optimally of course!) so long as they add (optimally of course!) to the stock of reproducible capital.” Source: Solow, RM. 1974a 23 nov. 09 © P. Combes Motel 8